聚焦无线通信领域，低功耗产品有哪些新趋势？

如果说要在无线通信市场上找一家做低功耗产品的标杆，那么Nordic可以算一个。

笔者曾在大学时期用过Nordic家的产品，设计一款物联网设备，当时导师的选型建议就是nRF24LE1，一晃十多年过去了，Nordic还在低功耗无线解决方案这条路上继续耕耘着，只是产品线更为丰富，部分产品的功耗也因技术和设计的精进，实现了超低功耗(ULP)的级别。

借着2023MWC的机会，笔者去Nordic展位走了一圈，并与Nordic Semiconductor大中国区销售总监Damien Wong进行了简单的对话和沟通。

图 | 2023MWC，Nordic Semiconductor展位现场

Nordic诞生于1983年，至今已有40年的历史，作为一家Fabless半导体公司，其专长是在无需授权的2.4GHz和频率低于1GHz的工业、科学和医疗(ISM)频段，及针对物联网(IoT)和其它无线应用的商业LTE电信频段提供超低功耗和低功耗无线通信技术。

下面我们就来介绍一下Nordic主要技术板块的产品进展情况，见微知著，洞见低功耗无线通信产业的发展趋势。

从nRF51系列、nRF52系列、nRF53系列到nRF54系列：半部蓝牙史

这是半部低功耗蓝牙领域的演变史，Nordic从2010年左右开始从事蓝牙技术的研发，一路狂奔，占据低功耗蓝牙重要市场地位。

事实上，蓝牙市场虽然前景广阔，却已是一片红海，然而在全球BLE市场中，Nordic长期占据40%左右的市场份额，是当之无愧的“蓝牙霸主”。

从产品线的演变来看，多协议、多核、LE Audio以及低功耗是其发展的趋势，以多核趋势为例，早期的nRF51系列只有收发没有集成MCU IP，而到了nRF54系列，nRF54H20具有多个Arm® Cortex®-M33处理器和多个RISC-V协处理器。

• nRF51422™ ANT和ANT/低功耗蓝牙闪存SoC是一种适用于ANT或ANT/低功耗蓝牙应用的单芯片解决方案。该IC配备S210 ANT协议堆栈或S310 ANT/低功耗蓝牙协议堆栈，适合运动、健身和保健传感器应用。nRF51422还提供主板空间缩小40%的WLCSP封装。
• nRF51822多协议低功耗蓝牙/2.4GHz专有Flash版本SoC是一种由ARM Cortex M0处理器推动的单芯片解决方案。该IC配备S110、S120或S130低功耗蓝牙堆栈，适合成本、电源和尺寸受限的应用。nRF51822还提供主板空间缩小40%的WLCSP封装。
• nRF51824™多协议低功耗蓝牙、ANT和4 GHz专有Flash版本 SoC是一款汽车级AEC-Q100认证(2级：-40 至 105ºC)IC，适用于各种智能汽车应用，包括报警、碰撞检测、控制和遥测、无线充电和资讯娱乐。
• nRF52832™多协议低功耗蓝牙、ANT和4GHz专有闪存SoC是由ARM Cortex M4F处理器推动的单芯片解决方案。该IC适合最苛刻的单芯片低功耗蓝牙应用。nRF52832同时供应3.0X3.2mm的WLCSP封装。
• nRF52840多协议低功耗蓝牙、IEEE 802.15.4、ANT和4GHz专有闪存SoC，这是一种由ARM Cortex M4F 处理器推动的单芯片解决方案。该IC为蓝牙5而设计，与蓝牙4.2相比，拥有4倍传输距离或 2倍原始数据带宽。该IC还集成了ARM CryptoCell-310加密加速器，为基于Cortex-M的SoC提供业界最好的安全性。
• nRF5340音频开发套件(DK)是用于快速开发蓝牙® LE Audio产品的设计平台。这款音频DK基于Nordic的nRF5340系统级芯片(SoC)，包含了启动LE Audio项目所需要的一切组件。nRF5340是世界上首款具备两个 Arm® Cortex®-M33 处理器的无线 SoC，是用于LE Audio和其它复杂物联网(IoT)应用的理想选择。
• nRF54H20具有多个Arm® Cortex®-M33处理器和多个RISC-V协处理器，这些处理器的时钟频率高达320 MHz，并且每个处理器都针对特定类型工作负载进行了优化。这款SoC产品具有高集成度，开发人员可以仅使用一个高度紧凑器件来取代多个组件（例如应用MCU、外部存储器和无线SoC），从而设计出更精密的产品。nRF54H20 SoC十分适合要求复杂机器学习（ML）功能和支持边缘传感器融合的应用。

nRF91系列：从硬件到云端，“蜂窝”解决方案终身服务

提到蜂窝产品，Nordic是从2015年开始研发的，包括LTE、NB-IoT等，到2018年产品出货，历经三年时间。如今，Nordic的蜂窝物联网产品生态已经很完善了，包括Nordic Thingy:91蜂窝物联网原型平台、nRF9160 DK和nRF Cloud定位服务等，几乎包含从硬件到 云端的终身服务。

下面两款产品是从nRF9160衍生出来的两款产品，一款是nRF9160的精简版，相比nRF9160， nRF9131的功耗更低，性价比更高；另一款是nRF9160的升级版，相比nRF9160（支持R13协议），nRF9161的功能有所增强，且支持R14协议。

• nRF9161 SiP是一款完整的、全球预认证的SiP产品。它既可以使用安全的全球蜂窝基础设施实现蜂窝物联网连接，也可以使用NR+实现大规模、超可靠的私有5G网络。此外，nRF9161 SiP调制解调器固件和nRF Cloud引入的新功能有助于客户进一步降低功耗，因此，它十分适合要求延长电池使用寿命的应用。这款新产品还拥有增强的GNSS和基于蜂窝的定位功能。
• nRF9131 SiP是兼容nRF9161功能的替代产品，尺寸仅有后者的一半，为大批量生产企业提供了更大的设计和采购灵活性。nRF9131在mini-SiP封装中集成SoC和RF前端，消除了主要的RF设计风险，并且简化了制造过程。

nRF70系列：谁说Wi-Fi不能低功耗？

Nordic的Wi-Fi技术起步，源自2020年对Imagination Technologies Group Wi-Fi 开发团队、核心 Wi-Fi 专业知识和 Wi-Fi IP 技术资产的收购。

很多人会问，在行业如此成熟的阶段进入Wi-Fi赛道，真的有前景吗？Nordic的优势又在哪里？事实上，Nordic的Wi-Fi产品是其对无线通信产品集合的补充，对比其他家的产品，其现有产品nRF7002、nRF7001可以跑Matter协议，且更具低功耗特性、安全性和成本优势，更适合用在设备侧。究其低功耗的原因，一方面源自Nordic的技术优势，另一方面是做了更趋向于物联网需求的技术取舍，比如仅保留1个空间留等。

• nRF7002可以配合 Nordic现有产品一起使用，提供无缝 Wi-Fi连接和基于 Wi-Fi 的定位(本地 Wi-Fi 集线器的 SSID 嗅探) 功能。nRF7002可配合的现有产品包括nRF52®和nRF53®系列蓝牙系统级SoC芯片，以及nRF91®系列蜂窝物联网SiP。nRF7002 也可以与非Nordic的主机设备结合使用。
• nRF7001协同IC支持站点(STA)、软件模拟接入点(SoftAP)和Wi-Fi Direct运作，并符合IEEE 802.11b, g, n ("Wi-Fi 4")和ax ("Wi-Fi 6")标准。这款产品还可与低功耗蓝牙(Bluetooth® Low Energy)、Thread和Zigbee共存。nRF7001支持一个关键的Wi-Fi 6省电特性——目标唤醒时间(TWT)，通过串行外设接口(SPI)或四路SPI (QSPI) 连接nRF52840或另一个主机处理器。nRF7001提供单一空间流、20 MHz通道带宽、64 QAM (MCS7)、OFDMA、高达86 Mbps PHY吞吐量和BSS着色。

值得一提的是，连接技术是物联网发展的重要基础，蓝牙技术在智能可穿戴设备等物联网场景中应用广泛，WiFi作为局域通信连接技术，在智能家居等场景中应用较多；蜂窝移动主要用于家庭和办公室的无线网络,以及室内和室外的宽带接入服务，未来还会在车联网中占据重要地位。

面对如此多的应用场景，机会很多。根据IDC 在《全球物联网支出指南》中的预测数据显示，2021年全球物联网（企业级）支出规模达6902.6亿美元，并有望在2026年达到1.1万亿美元，五年（2022年—2026年）复合增长率（CAGR）达10.7%。其中，中国企业级物联网市场规模将在2026年达到2940亿美元，复合增长率（CAGR）达13.2%，全球占比约为25.7%，继续保持全球最大物联网市场体量。

谁家的产品更具有技术和生态优势，谁就能取得更多的市场份额，Nordic在低功耗无线产品领域是常胜者，未来将取得怎样的成绩，我们拭目以待。